Se presenta una investigación aplicada con enfoque analítico–cuantitativo, orientada a evaluar el potencial energético y económico del reprocesamiento de residuos nucleares, específicamente del combustible nuclear gastado. A partir de un enfoque metodológico integrado que combina análisis estadístico, análisis factorial y herramientas de evaluación económica, el estudio examina el desempeño de tecnologías de reprocesamiento como REMIX y MOX, utilizando datos de Rusia y países de la Unión Europea. La investigación desarrolla un modelo de cooperación internacional para la gestión del combustible nuclear gastado, considerando aspectos logísticos, tecnológicos, económicos y riesgos asociados a la seguridad y al medio ambiente. Los resultados evidencian que el reprocesamiento permite transformar los residuos en un recurso energético viable, contribuyendo a la reducción del consumo de uranio natural y a la optimización del ciclo del combustible nuclear. Se concluye que el cierre del ciclo del combustible y la cooperación entre Estados constituyen estrategias clave para mejorar la sostenibilidad y seguridad energética, aunque persisten desafíos regulatorios, tecnológicos y de mercado que requieren el fortalecimiento de marcos institucionales y políticas públicas a nivel internacional.